一种区域时钟系统及其组网方法技术方案

本发明专利技术涉及一种区域时钟系统及其组网方法，属于钟表时钟的时间同步技术领域，采用双路四线通道，由一级节点向二级节点循环发送时间帧和管理帧，二级节点根据收到的管理帧向一级节点发送携带相应状态信息的数据报文，可在有限的传输通道上提高系统的精确度，提供优质、高精度的同步时间信息。

【技术实现步骤摘要】
一种区域时钟系统及其组网方法
本专利技术涉及一种区域时钟系统及其组网方法，属于钟表时钟的时间同步

技术介绍
目前在公众场所，如汽车站、火车站、机场、地铁等经常挂有时钟向经过的乘客提供时间，这些时钟通常按级别分成一级节点和二级节点，一般来说，一级节点只安装一个，二级节点的安装数量可以根据场所的需要自行调整，为了确保各个不同位置的节点提供时间的一致性，多使用一级节点来带动二级节点走时，由此需要将一级节点和二级节点连接，即完成时钟系统的组网。现有的时钟系统多是利用RS-422或者以太网来实现一级节点和二级节点的组网，然而由于是串行接口，系统的同步时间精度只能达到ms级，难以在同步时间的精度上满足要求。除此之外，现有的时钟系统多是单向传送，即，只是一级节点向二级节点发送时间信号，但一级节点难以接受到二级节点的反馈，一旦某一二级节点出现故障，需要人员在现场各地逐一排查，维护极为不便。因此，如何改善时钟系统的同步时间精度和后期使用的维护方便性成为亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决以上技术上的不足，本专利技术提供了一种区域时钟系统及其组网方法，采用双路四线通道，由一级节点向二级节点循环发送时间帧和管理帧，二级节点根据收到的管理帧向一级节点发送携带相应状态信息的数据报文，可在有限的传输通道上提高系统的精确度，提供优质、高精度的同步时间信息。本专利技术的技术方案如下：一种区域时钟系统，包括一级节点和二级节点，所述一级节点和二级节点通过第一接口模块和第二接口模块连接；所述第一接口模块，用于一级节点向二级节点发送时间帧和管理帧，所述管理帧在时间帧之后发送，管理帧的起始码元为整秒起始发送；所述第二接口模块，用于二级节点根据收到的管理帧向一级节点发送回送报文。本专利技术的技术方案还包括：所述时间帧包括全时标时间信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。本专利技术的技术方案还包括：所述管理帧包括读取状态帧，读取状态帧中设置有帧类型信息段、帧序号信息段、二级节点地址编号信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。本专利技术的技术方案还包括：所述管理帧包括二级节点配置帧，二级节点配置帧中设置有帧类型信息段、帧序号信息段、二级节点地址编号信息段、节点参数打开时间信息段、节点参数关闭时间信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。本专利技术的技术方案还包括：所述管理帧包括二级节点控制帧，二级节点控制帧中设置有帧类型信息段、帧序号信息段、二级节点地址编号信息段、二级节点控制子节点地址信息段、子节点操作信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。本专利技术还提供了一种区域时钟系统组网方法，包括：步骤1，一级节点通过第一接口模块循环向二级节点发送时间帧和管理帧，管理帧在时间帧之后发送，管理帧的起始码元为整秒起始发送；步骤2，二级节点自第一接口模块接收一级节点发送的数据帧，之后判断数据帧是否为时间帧，若是时间帧，则二级节点同步自身全时标时间，否则执行步骤3；步骤3，二级节点判断接收的数据帧是否是管理帧，若是管理帧，二级节点进行秒脉冲同步，并且根据接收的管理帧类型向一级节点发送回送报文，否则丢弃该数据帧，二级节点独立正常运行并等待下一帧数据的到来；步骤4，一级节点通过第二接口模块接收二级节点发送的回送报文，并根据接收的回送报文修改相应参数并存储，一级节点若未收到某二级节点的回送报文，则判定相应二级节点为故障。本专利技术的技术方案还包括：所述步骤2中，二级节点在同步自身全时标时间之前，首先将收到的时间帧的时间质量与自身的时间质量作比较，若时间帧的时间质量等级较高，则二级节点按照接收的时间帧的全时标时间信息同步自身的全时标时间；若二级节点自身的时间质量等级较高，则丢弃该时间帧，二级节点独立正常运行并等待下一帧数据的到来。本专利技术的技术方案还包括：所述步骤3中，二级节点根据接收的数据帧自前导位开始是否存在三个连续的P位来判断数据帧是否是管理帧，如果是三个连续的P位，则判断为管理帧；之后将接收的管理帧的时间质量与自身的时间质量进行比较，如果管理帧的时间质量等级较高，则同步二级节点的自身秒脉冲，如果二级节点自身的时间质量较高，则不同步；之后根据数据帧的帧类型信息段判断管理帧的类型，如果帧类型是0x0，则判断为读取状态帧；之后二级节点向一级节点发送包括帧类型、二级节点地址、系统状态、模块数量、模块1状态、模块2状态、……模块N状态、子节点数量、子节点1状态、子节点2状态、……子节点N状态以及校验和信息的回送报文。本专利技术的技术方案还包括：所述步骤3中，二级节点根据接收的数据帧自前导位开始是否存在三个连续的P位来判断数据帧是否是管理帧，如果是三个连续的P位，则判断为管理帧；之后将接收的管理帧的时间质量与自身的时间质量进行比较，如果管理帧的时间质量等级较高，则同步二级节点的自身秒脉冲，如果二级节点自身的时间质量较高，则不同步；之后根据数据帧的帧类型信息段判断管理帧的类型，如果帧类型是0x1～0x2，则判断为二级节点配置帧；之后二级节点向一级节点发送包括帧类型、二级节点地址和校验和信息的回送报文。本专利技术的技术方案还包括：所述步骤3中，二级节点根据接收的数据帧自前导位开始是否存在三个连续的P位来判断数据帧是否是管理帧，如果是三个连续的P位，则判断为管理帧；之后将接收的管理帧的时间质量与自身的时间质量进行比较，如果管理帧的时间质量等级较高，则同步二级节点的自身秒脉冲，如果二级节点自身的时间质量较高，则不同步；之后根据数据帧的帧类型信息段判断管理帧的类型，如果帧类型是0x3，则判断为二级节点控制帧；之后二级节点向一级节点发送包括帧类型、二级节点地址和校验和信息的回送报文。本专利技术的有益效果是：在一级节点和二级节点之间增加了管理帧，用于一级节点对二级节点的不同管理，以及二级节点对一级节点的状态信息反馈，同时，将管理帧设计为在时间帧之后按整秒起始发送，由此管理帧也可以在携带管理信息的同时，对二级节点进行时钟同步，且采用双路四线通道，使用不同的接口模块来传送一级节点和二级节点的信息，可在使得时钟系统的同步时间精度达到us级的同时便于置于不同地点的二级节点的管理。附图说明图1是本专利技术的第一实施例结构示意图。图2是本专利技术的第二实施例结构示意图。图3是本专利技术时间帧的格式示意图。图4是本专利技术读取状态帧的格式示意图。图5是本专利技术二级节点配置帧的格式示意图。图6是本专利技术二级节点控制帧的格式示意图。图7是本专利技术的组网流程示意图。具体实施方式以下结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的区域时钟系统中，一级节点为本系统的根节点，二级节点以总线式分布在一级节点的各通信节点上。具体地，一级节点和二级节点之间采用双路四线通道，两线为一路通道，可采用RS-485总线或CAN总线，一路为一级节点向二级节点的发送通道，通过第一接口模块传输信号，如传输IRIG-B（DC）信号，另外一路为二级节点向一级节点的回送通道，通过第二接口模块传输信号，如传输串行数据报文。如图2所示，给出了本专利技术的另外一种实施例，不同之处在于，在二级节点之后增加了子节点，即，可以二级节点作为类似图1中的一级节点作为根节点，向下同时控制多个子节点。具体地，二级节点与其项下的子节点之间的通信采用类似一级节点与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域时钟系统，包括一级节点和二级节点，其特征在于：所述一级节点和二级节点通过第一接口模块和第二接口模块连接；所述第一接口模块，用于一级节点向二级节点发送时间帧和管理帧，所述管理帧在时间帧之后发送，管理帧的起始码元为整秒起始发送；所述第二接口模块，用于二级节点根据收到的管理帧向一级节点发送回送报文。

【技术特征摘要】
1.一种区域时钟系统，包括一级节点和二级节点，其特征在于：所述一级节点和二级节点通过第一接口模块和第二接口模块连接；所述第一接口模块，用于一级节点向二级节点发送时间帧和管理帧，所述管理帧在时间帧之后发送，管理帧的起始码元为整秒起始发送；所述第二接口模块，用于二级节点根据收到的管理帧向一级节点发送回送报文。2.如权利要求1所述的一种区域时钟系统，其特征在于：所述时间帧包括全时标时间信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。3.如权利要求1或2所述的一种区域时钟系统，其特征在于：所述管理帧包括读取状态帧，读取状态帧中设置有帧类型信息段、帧序号信息段、二级节点地址编号信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。4.如权利要求1或2所述的一种区域时钟系统，其特征在于：所述管理帧包括二级节点配置帧，二级节点配置帧中设置有帧类型信息段、帧序号信息段、二级节点地址编号信息段、节点参数打开时间信息段、节点参数关闭时间信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。5.如权利要求1或2所述的一种区域时钟系统，其特征在于：所述管理帧包括二级节点控制帧，二级节点控制帧中设置有帧类型信息段、帧序号信息段、二级节点地址编号信息段、二级节点控制子节点地址信息段、子节点操作信息段、时间质量信息段、校验信息段和前导位信息段。6.一种区域时钟系统组网方法，其特征在于包括：步骤1，一级节点通过第一接口模块循环向二级节点发送时间帧和管理帧，管理帧在时间帧之后发送，管理帧的起始码元为整秒起始发送；步骤2，二级节点自第一接口模块接收一级节点发送的数据帧，之后判断数据帧是否为时间帧，若是时间帧，则二级节点同步自身全时标时间，否则执行步骤3；步骤3，二级节点判断接收的数据帧是否是管理帧，若是管理帧，二级节点进行秒脉冲同步，并且根据接收的管理帧类型向一级节点发送回送报文，否则丢弃该数据帧，二级节点独立正常运行并等待下一帧数据的到来；步骤4，一级节点通过第二接口模块接收二级节点发送的回送报文，并根据接收的回送报文修改相应参数并存储，一级节点若未收到某二级节点的回送报文，则判定相应二级节点为故障。7.如权利要求6所述的一种区域时钟系统组网方法，其特征在于：所述步骤2中，二级节点在同步自身全时标时间之前，首先将收...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学东，王静，房海川，曹春蕾，朱长红，孙钰凯，
申请(专利权)人：烟台持久钟表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37